U-Net Model for Brain Extraction: Trained on Humans for Transfer to Non-human Primates
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Brain extraction (a.k.a. skull stripping) is a fundamental step in the neuroimaging pipeline as it can affect the accuracy of downstream preprocess such as image registration, tissue classification, etc. Most brain extraction tools have been designed for and applied to human data and are often challenged by non-human primates (NHP) data. Amongst recent attempts to improve performance on NHP data, deep learning models appear to outperform the traditional tools. However, given the minimal sample size of most NHP studies and notable variations in data quality, the deep learning models are very rarely applied to multi-site samples in NHP imaging. To overcome this challenge, we used a transfer-learning framework that leverages a large human imaging dataset to pretrain a convolutional neural network (i.e. U-Net Model), and then transferred this to NHP data using a small NHP training sample. The resulting transfer-learning model converged faster and achieved more accurate performance than a similar U-Net Model trained exclusively on NHP samples. We improved the generalizability of the model by upgrading the transfer-learned model using additional training datasets from multiple research sites in the Primate Data-Exchange (PRIME-DE) consortium. Our final model outperformed brain extraction routines from popular MRI packages (AFNI, FSL, and FreeSurfer) across a heterogeneous sample from multiple sites in the PRIME-DE with less computational cost (20s~10min). We also demonstrated the transfer-learning process enables the macaque model to be updated for use with scans from chimpanzees, marmosets, and other mammals (e.g. pig). Our model, code, and the skull-stripped mask repository of 136 macaque monkeys are publicly available for unrestricted use by the neuroimaging community at https://github.com/HumanBrainED/NHP-BrainExtraction .
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».